高速工具钢热处理工艺

2.热处理工艺

预热分别采用箱式电阻炉(或井式炉)和中温盐浴炉，最后加热在高温盐浴炉中进行。在硝盐炉或电阻炉回火。

(1)预热

按拉刀的直径不同可分为一次预热和二次预热，目的是消除加工应力，使内外温度一致，减小拉刀的变形。温度分别为550～600℃和800～850 C，预热时间为最后加热时间的3倍和2倍。

(2)淬火加热

拉刀的晶粒度控制在9～10级，加热系数为10～15s/mm，拉刀的热处理工艺如表4-12所示。

(3)冷却

采用分级或等温淬火，分级温度为580～620 C，盐浴成分为50% BaCl2+30% KCl+ 20%NaCl(简称2-3-5盐)，当表面温度到650～700℃时，转人220～250℃的硝盐中保温30～40mino

(4)热校直

快速从硝盐炉中取出，将拉刀放在螺旋压力机上进行校直，考虑到冷速太快，要在不低于20℃的温度下校直，采取校过的措施，以防止其反弹。

(5)清洗回火

开水槽煮净拉刀表面的残盐，拉刀垂直向上插入圆形回火筐中挤紧回火，介质为100%KN03,温度为540～5600C，保温80～100min，回火3次。

(6)热校直

出炉后用手动压力机校直拉刀，一般冷至400℃左右开始加压，冷到室温卸去压力。当两把弯曲拉刀的凸面紧贴在一起，中间塞上斜铁，两头放人炉中回火，也可有良好的效果。

(7)柄部处理

将柄部在850℃的盐浴炉中加热到表面颜色与盐浴一致时，挑出油冷或空冷。另外也可借柄部来校直拉刀，将导向部分压弯来满足减少韧部偏摆的要求。 W18Cr4V拉刀的热处理工艺见图4-23所示。

高速钢刀具在热处理生产工序中，常见的缺陷有过热与过烧、硬度不足、表面腐蚀、茶状断口和裂纹等、

(1)过热与过烧

过热的特征是断口呈粗瓷状，在金相组织中奥氏体晶粒长大，碳化物颗粒呈角状或沿晶界出现不同程度的网络状。

过烧的特征是刀具表面呈被烧熔的皱皮，断口呈粗糙状，金相组织中奥氏体晶粒更为粗大，碳化物呈共晶鱼骨状或沿晶界形成黑色的氧化物状。

W18Cr4V及W6Mo5Cr4V2Al钢的过热与过烧组织，如图69所示。产生过热与过烧的原因，主要是:

①淬火加热温度过高，超过了正常的加热温度，

②铆材碳化物不均匀度严重，过热敏感性大，在碳化物少的区域，正常加热就有产生晶粒长大的可能;

③在盐浴炉加热时，刀具靠近电极而使其表面过热或熔化过烧。

一刀具轻微过热，如有晶粒长大倾向，碳化物变形或呈不严重的断续网

状痕迹，但未产生裂纹时，可不经补救而使用。若过热程度较严重时，则可进行重新淬火。火以低些前，必须进行退火。并在重新淬火加热时，但在重新淬温度要适当，加热时间可稍长些。而对于严重过热与过烧的刀具，则是无法补救的。

(2)硬度不足

造成硬度不足的主要原因有:

①淬火加热温度偏低，使奥氏体合金化程度降低，

②等温淬火时，等温停留时间过长，使奥氏体的稳定性增加，回火后残余奥氏体量过多，

③回火时温度过高，

④回火温度偏低，二次硬化效果不良。

为防止硬度不足，必须正确地掌握淬火与回火温度和时间。如果由于回火温度低或等温时间过长，引起硬度不足，可再进行一次补充回火，使硬度回升到要求范围。若因回火.温度过高，或淬火温度偏低，而造成硬度不足，则应在退火后，重新淬火。

(3)表面腐蚀

刀具表面的腐蚀后，形成麻点蚀斑，从而影响刀具的精度与使用性能。产生表面腐蚀的原因甚多，主要有以下几点:

①刀具在盐浴加热淬火后，对其残渣未及时清洗，‘

②盐浴内有大量氧化物，没有及时除氧;

③硝盐回火时，炉内氯离子大量存在，使刀具产生电化学腐蚀，若回火温度过高，硝盐对刀具产生强烈氧化，也会造成刀具表面的大块斑点腐蚀。

为防止刀具的表面腐蚀，应加强盐浴的除氧，淬火后刀具要及时清洗干净。在淬火与回火工艺上要严格执行操作规程，加强工序中的除锈和防锈等措施。

(4)蔡状断口

高速钢在淬火后的正常断口为细瓷状。若断口呈粗大的闪光鱼鳞斑点，即为茶状断口。蔡状断口的金相特征是具有粗大晶粒和一些小晶粒的混合体，是用

热处理方法不易消除的一种缺陷。具有这种断口的高速钢刀具，因脆性极大而不能使用。

蔡状断口的形成，一般有两种情况.其一是在锻造时终断温度过高，而且变形量又在10"15左右时，冷却后易出现蔡状断}3另一种是返修品经多次淬火，而中间未经很好的退火。

(5)裂纹

裂纹是高速钢刀具在热处理过程中，最为多见的一种缺滔。其形成原因较复杂，往往是由于多种因素综合作用的结果。

①几何形状不当引起的裂纹:形状复杂及截面变化很大的刀具，在加热和冷却过程中，各部位的温差很大，使刀具的尖角及截面相差悬殊处造成应力集中，而引起的裂纹。

②过热与过烧引起的裂纹:这种裂纹无一定方向，裂口较深而且粗糙，在裂纹附近常可看到有过热或过烧的组织特征。产生原因除与钢材质量有关外，主要是淬火加热温度太高，或刀具靠近电极及电极短路而引起的烧毁所造成。

③冷却太快引起的裂纹:淬火或回火时，在马氏体转变温度范围内冷却过快，使刀具表面拉应力剧增而引起开裂。裂纹可发生在刀具的任何截面上，并贯穿整个截面，在平面上裂纹呈弧形者为多。

④表面脱碳引起的裂纹:脱碳会降低表面层的强度，反时增加相变时的表面拉应力，所以也导致裂纹的产生。此脚形成的裂纹小而浅，在整个表面上无规则的分布，故多呈龟裂状。裂纹是不可补救的缺陷，要在热处理工艺中采取预防措施，严格执行工艺规程，以免裂纹的产生。